気流式分級装置
【課題】過剰微粉や粗粉混入を抑制し、発生する余剰微粉をも効率的に再利用可能とさせ、さらに消費動力の効率化面において乾式トナーなどの粉体材料の製造に好適な気流式分級装置を提供する。
【解決手段】高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口１ａを有する円筒形状のケーシング内に、笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部を有するセパレータコア８とを備え、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室２と、を構成する気流式分級装置１００であって、分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、ルーバー環１Ｑの外周に粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設ける。
【解決手段】高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口１ａを有する円筒形状のケーシング内に、笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部を有するセパレータコア８とを備え、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室２と、を構成する気流式分級装置１００であって、分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、ルーバー環１Ｑの外周に粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉や粗大粒子の混入を抑制し、効率良く粒度分布のシャープなトナー粉などの粉体材料を製造するための気流式分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーの微粉砕粗粉分級方法としては、図１に示す１台の分級機ＢＺ１と１台の粉砕機ＦＺ１の組合せ、又は図２に示す２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と１台の粉砕機の組合せ、又は図３に示す２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と２台の粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２の組み合わせが知られている。ここで用いられる粉砕機の例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、そのジェット気流中に原料粒子を巻き込み、粒子の相互衝突又は壁その他の衝突体との衝突で粉砕を進めるいわゆるジェット式粉砕手段があり、例えば日本ニューチック社製のI式ミル粉砕機が挙げられる。
【０００３】
ここでは、図２の構成を例に取り説明する。
原料は原料供給管ＦＥ１を経て供給され、粉砕物と共に原料は、第1分級機ＢＺ１に高圧エアーと共に導入され、粗粉と微粉にわけられる。粗粉は粉砕手段を経て第１粉砕機ＦＺ１で粉砕され、サイクロンＣＹ１で一旦捕集され、再び第２分級機ＢＺ２へ導入され粉砕と微粉にわけられる。ついで、分けられた粗粉は粉砕手段を経て第２粉砕機ＦＺ２で粉砕され、サイクロンＣＹ２で捕集される。そして、微粉分級手段に送られ微粉と製品に分けられる。しかしながら、この系では、分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある種々の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段の間を循環して供給される。
【０００４】
図４に、分級機使用する分級機ＢＺ１、ＢＺ２である気流式分級装置（気流式ＤＳ分級装置）の構成を示す。気流式分級装置は、上から分散室（コレクター分散室）１、分級室２さらに下部ホッパー３から構成されている。分散室１の上部外周面に一次空気流及び粉体材料供給のための分散室流入口１ａが円筒形状のケーシング１０の周面からの流入として接続されている。また、分散室１内の下に中央が高い笠状のセンターコア５が取り付けられ、このセンターコア５の下には中央が高い笠状のセパレータコア８が形成されており、さらに分級室２の周壁外周部には二次空気流が流入するための流路として羽形状をした二次空気流入口９（ルーバーとも呼ばれる）が具備され、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。したがって、分級室２内の微粉は、セパレータコア８の微粉排出口７に導かれ、微粉排出口７に連結した配管１３よりブロワーの吸引力によって排出される。また、粗粉は、セパレータコア８の下縁外周囲に設けられた環状の粗粉排出口６から排出される。
【０００５】
気流式ＤＳ分級方式の分級原理は、分級室内において流入する二次空気流が粉体材料を旋回上に反自由流動させる際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用するものである。したがって、分級室内では分散された粗粒子や微粒子が再凝集することなく、速やかに粗粒子と微粒子に分級されることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、従来の気流式ＤＳ分級装置では、トナー粒子の小粒径化にともなう粒子個数の増加ならびに粉砕処理能力で向上による粒子個数の増加により、分級機内の分散能力が低下する。その結果分級精度が低下し、過粉砕による超微粉量の増加や微粉排出部への粗大粒子の混入が避けられない状態にある。その結果、分級工程を経て分級された製品は地汚れ現象が生じ、転写不良で共に画質を低下させる等の画像品質低下が課題となっている。又、生産においても分級機に過大な負荷がかかるため分級の効率が悪く、そして粉砕のエネルギー効率が悪いという問題を有している。
【０００７】
なお、特許文献１に、分散室（コレクター）部分にルーバーを設けた分級機が提案されている。しかしながら、ルーバーに粉体及び一次エアーを導入するノズルを差し込むとともに、ルーバー外周面より二次エアーを流入させて、分散を向上させる機構となっているため、高圧エアーと共に流入する原料を供給すると分散室内の圧力差によって原料がコレクター部より大気放出され分級継続は不可能となる問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特許第２７６６７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決しようとするもので、その目的は、過剰微粉や粗粉混入の抑制が容易に得られ、かつ発生する余剰微粉をも効率的に再利用可能とさせ、さらに消費動力の効率化面において乾式トナーなどの粉体材料の製造に好適な気流式分級装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 上部に高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口１ａを有する円筒形状のケーシング１０内に、上から順に笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部７を有するセパレータコア８とを備え、前記ケーシング１０上部内壁とセンターコア５とで囲われ、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、前記センターコア５、セパレータコア８、ケーシング１０内壁で囲われ、前記分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室２と、を構成する気流式分級装置１００であって、前記分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、該ルーバー環１Ｑの外周に前記粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設けることを特徴とする気流式分級装置（図５）。
〔２〕 前記ルーバー環の案内羽根の枚数Ｎは、下記式（１）を満足することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
Ｒ／１０≦Ｎ≦Ｒ／２０ ・・・ （１）
（ここで、Ｒは前記分散室のケーシング内周（ｍｍ）である。）
〔３〕 前記センターコア１５は、その中心に設けられる微粉排出孔１５ａと、前記微粉排出孔１５ａに接続され該微粉排出孔１５ａから前記セパレータコア８の開口部７に延びる微粉排出管１５ｂと、を有することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置（図６）。
〔４〕 前記センターコア１５上面の頂角α１は、９０°〜１４０°であることを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図７）。
〔５〕 前記センターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１は、下記式（２）を満足することを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図８，図９）。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２ ・・・ （２）
（ここで、Ａ２は前記セパレータコア８の開口部７の開口面積である。）
〔６〕 前記微粉排出管１５ｂは、前記センターコア１５の頂点から上方に突出していることを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図１０）。
〔７〕 前記微粉排出管１５ｂの長さＬは、下記式（３）を満足することを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図８，図９）。
２×Ｄ２≦Ｌ≦８×Ｄ２ ・・・ （３）
（ここで、Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径である。）
〔８〕 前記分散室は、前記ケーシング上部蓋の中心部に円筒形状の偏流防止部１４を有することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置（図１１）。
〔９〕 前記偏流防止部の容積Ｖ１は、下記式（４）を満足することを特徴とする前記〔８〕に記載の気流式分級装置（図１１）。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２ ・・・ （４）
（ここで、Ｖ２は分散室の容積である。）
〔１０〕 前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、下記式（５）を満足することを特徴とする前記〔８〕に記載の気流式分級装置（図１１）。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２ ・・・ （５）
（ここで、ＶＡ２は分散室におけるケーシングの円筒直径方向の断面積である。）
〔１１〕 前記センターコアの下面は、上面に対して平行であることを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
〔１２〕 前記ケーシング内面は、ブラスト処理されてなることを特徴する前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、目標粒径に対し、粉砕工程で発生した高圧エアーと共に流入させる粉砕物または原料を分散室（コレクター）内部に設置したルーバーの隙間を介して高圧エアーと共に原料をコレクター分散室に分散流入させることにより、過剰微粉や粗粉混入を容易に抑制することができ、かつ発生する余剰微粉をも効率的に再利用可能とすることができる。また、消費動力の効率化面において乾式トナーなどの粉体材料の製造に好適な気流式分級装置とすることができる。さらに、センターコアに微粉排出孔及び微粉排出管を設けることにより、分散室（コレクター）内の高圧エアーと共に流入した粉砕物または原料の分散性を従来の分級装置と比べ向上させる効果がさらに有効活用され、粉砕で発生した超微粉を分散室（コレクター部）で予め回収し分級精度を向上させることができ、過粉砕を防止し微粉（粉砕上がり）中に混入する粗粉量を減少させることが可能となる。したがって、これにより得られたトナー品質はシャープな粒度分布であることからトナーの帯電量も安定し、地汚れや転写不良問題にたいしても良好で安定した画質品質を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る気流式分級装置について説明する。なお、本発明の気流式分級装置は、図１〜図３に示した微粉砕粗粉分級工程で使用されるものである。
図５は、本発明に係る気流式分級装置の第１の実施の形態の構成を示す概略断面図である。図５（ａ）は、気流式分級装置の縦断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるｂ−ｂ´断面図である。
【００１３】
図５（ａ）に示すように、気流式分級装置１００は、上部に高圧エアー及び粉体材料（粉状の原料及び原料の粉砕物）を供給する粉体材料供給口１ａを有する円筒形状のケーシング１０内に、上から順に笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部７を有するセパレータコア８とを備え、前記ケーシング１０の上部内壁とセンターコア５とで囲われ、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、前記センターコア５、セパレータコア８、ケーシング１０の内壁で囲われ、前記分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室２と、下部ホッパー３と、から構成されている。
【００１４】
ここで本発明では、分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、該ルーバー環１Ｑの外周に粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設けている。案内羽根１ｑ同士の間隔は、１〜１５ｍｍであることが好ましい。
【００１５】
分散室１内にルーバー環１Ｑを設けることにより、粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料（粉流体）は、空間１ｂの流路を通ってルーバー環１Ｑの外周全周に行き渡るとともに、ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの間を通って分散室１内部１ｃに流入することから、粉流体がルーバー環１Ｑの外周から均等に該ルーバー環１Ｑの内側（分散室１内部１ｃ）に流入することとなり、分散室１における粉体材料の分散をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの枚数Ｎは、下記式（１）を満足することが好ましい。案内羽根１ｑの枚数を規定することにより、ルーバー環１Ｑを通って分散室１内に流入する粉流体の分散がさらに進むことになり、分級性能が向上する。
【００１７】
Ｒ／１０≦Ｎ≦Ｒ／２０ ・・・ （１）
（ここで、Ｒは分散室１のケーシング１０の内周（ｍｍ）である。）
【００１８】
なお、図４の気流式分級装置と同様に、分級室２の周壁外周部には二次空気流が流入するための流路として羽形状をした二次空気流入口９（ルーバー）が具備され、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。したがって、分級室２内の微粉（粒径２〜３μｍ）は、セパレータコア８の微粉排出口７に導かれ、微粉排出口７に連結した配管１３よりブロワーの吸引力によって排出される。また、粗粉（粒径８μｍ以上）は、セパレータコア８の下縁外周囲に設けられた環状の粗粉排出口６から排出される。
【００１９】
つぎに、本発明に係る気流式分級装置の第２の実施の形態について説明する。
図６は、本発明に係る気流式分級装置の第２の実施の形態の構成を示す断面図である。
気流式分級装置２００は、図５に示した気流式分級装置１００においてセンターコア５に代えて、その中心に微粉排出孔１５ａを設け、さらに前記微粉排出孔１５ａに接続され該微粉排出孔１５ａからセパレータコア８の開口部７に延びる微粉排出管１５ｂを設けたセンターコア１５としたものである。なお、それ以外の構成は気流式分級装置１００と同じであり、同じ符号を付している。
【００２０】
これにより、ルーバー環１Ｑから分散室１内部に流入した粉体物は、分散室１内で旋回流を形成する際、微粉排出管１５ｂの吸引作用によって更に旋回速度を増し、その分散性が向上する。同時に粉流体中の超微粉砕の粉体（粒径２μｍ以下）を、上記分散作用によって微粉排出孔１５ａから微粉排出管１５ｂを通し、さらにセパレータコア８の開口部７、配管１３を通過させて微粉として排出することができる。
【００２１】
ここで、センターコア１５の上面の頂角α１は、９０°〜１４０°であることが好ましい。図７に示すように、センターコア１５の笠の頂点における角度である頂角α１の角度を９０°≦α１≦１４０°の範囲とすることで、分散室１内の内部容積を調整して粉砕目的粒度に応じた分散状態とすることが可能となり、その粉流体を下部の分級室２へ旋回速度を低下すること無く容易に送り込むことができる。
【００２２】
また、センターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１は、下記式（２）を満足することが好ましい。セパレータコア８の開口部７の開口面積Ａ２（図９（ａ））に対して、センターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１（図８（ｂ））を変更することで、分散室１内の旋回流によって発生する遠心力に対し向心力をコントロールして分級室２の中心部に導く微粉粒度を調整できることができる。なお、図８では、微粉排出孔１５ａと微粉排出管１５ｂの開口面積が同じ場合を示しているが、微粉排出孔１５ａに微粉排出管１５ｂの一端が連結されていればよく、必ずしも微粉排出孔１５ａと微粉排出管１５ｂの他端の開口面積が同じである必要はない。
【００２３】
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２ ・・・ （２）
（ここで、Ａ２はセパレータコア８の開口部７の開口面積である。）
【００２４】
また、微粉排出管１５ｂは、センターコア１５の頂点から上方に突出していることが好ましい（図１０）。すなわち、センターコア１５の頂点から上方に微粉排出管１５ｂの上端が最大５０ｍｍ程度突起することによって、分散室１の内部に生ずる向心力によって導かれる微粉に混入する粗粉を除去できることが可能となる。
【００２５】
また、微粉排出管１５ｂの長さＬは、下記式（３）を満足することが好ましい。微粉排出管１５ｂの長さをこの範囲に規定することで、センターコア１５中心部に設けた微粉排出管１５ｂに、セパレータコア８の開口部７からの吸引能力を低下させることなく有効に伝達することができ向心力を発生することが可能となる。
【００２６】
２×Ｄ２≦Ｌ≦８×Ｄ２ ・・・ （３）
（ここで、Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径である。）
【００２７】
また、気流式分級装置１００，２００において、分散室１は、ルーバー環１Ｑの内周側であってケーシング１０の上部蓋の中心部に円筒形状の偏流防止部１４を有することが好ましい。図１１は、偏流防止部１４を設けた分散室１の概略図であり、ルーバー環１Ｑは省略している。偏流防止部１４は、ケーシング１０の上部蓋の排気管１７の周りに設けられた円筒であり、分散室１の上部においてルーバー環１Ｑから流入してくる粉流体の遮蔽物となる。これにより分散室１の上部に粉体材料の旋回流によって発生するよどみを防止することができ整流化を図ることができる。
【００２８】
また、偏流防止部１４の容積Ｖ１は、下記式（４）を満足することが好ましい。これにより、分散室１内の上部に旋回流によって発生するよどみを防止するとともに、粉砕粒径に準じた整流化が可能になる。
【００２９】
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２ ・・・ （４）
（ここで、Ｖ２は分散室１の容積である。）
【００３０】
また、偏流防止部１４の底面積ＶＡ１は、下記式（５）を満足することが好ましい。すなわち、図１１において、分散室１のケーシング１０のａ−ａ’方向の断面積ＶＡ２に対し、偏流防止部１４の底面積ＶＡ１を所定の範囲に規定することにより、分散室１内の上部に旋回流によって発生するよどみ範囲を調整して防止することができ、粉砕粒径に準じた整流化が可能になる。
【００３１】
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２ ・・・ （５）
（ここで、ＶＡ２は分散室１におけるケーシング１０の円筒直径方向の断面積である。）
【００３２】
また、気流式分級装置１００，２００において、センターコア５，１５の笠における下面（裏面）は、上面（おもて面）に対して平行であることが好ましい。すなわち、センターコア５，１５の下面が上面に対して平行となる傾斜角とすることによって、分級室２内のセパレータコア８との表面傾斜とも傾斜角が近似して平行となるため、分級室２内での整流が保たれ分級精度を向上させることができる。
【００３３】
さらに、気流式分級装置１００，２００において、ケーシング１０の内面は、ブラスト処理されてなることが好ましい。これにより、装置内への粉体の付着が防止でき安定した分級性能を維持することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の気流式分級装置を実施した例を説明する。
（実施例１）
図２に示す粉砕粗粉分級フローにおいて、気流式分級装置ＢＺ１を図５に示す構成（ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの枚数ＮはＲ／３０（Ｒは分散室のケーシング内周（ｍｍ）））とし、第１粉砕機ＦＺ１を日本ニューチック社製のＩ式ミル粉砕機とした。この粉砕粗粉分級フローにおいて、ポリエステル樹脂７５重量％とスチレンアクリル共重合樹脂１０重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化した後ハンマーミルで粗粉砕したトナー原料を投入したところ、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で８０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。なお、この粒径測定に際してはコールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。
【００３５】
（比較例１）
図２に示す粉砕粗粉分級フローにおいて、気流式分級装置ＢＺ１を図４に示す構成とし、第１粉砕機ＦＺ１を日本ニューチック社製のＩ式ミル粉砕機とし、実施例１と同一の混練品を用いて粉砕を行ったところ、８０ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．９μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で２．５Ｖｏｌ％のトナー粒径となった。
【００３６】
（実施例２）
実施例１における粉砕粗粉分級フローのうち、図５の構成の気流式分級装置ＢＺ１のルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの枚数ＮをＲ／１５（Ｒは分散室のケーシング内周（ｍｍ））とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００３７】
（実施例３）
実施例１における粉砕粗粉分級フローのうち、気流式分級装置ＢＺ１を図６に示す構成（α１＝８５°、微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１＝１／１２×Ａ２（Ａ２はセパレータコア８の開口部７の開口面積）、微粉排出管１５ｂのセンターコア１５の頂点から上方への突起なし、微粉排出管１５ｂの長さＬを１．８×Ｄ２（Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径）、偏流防止部１４なし）とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．６μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で８２ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．１Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００３８】
（実施例４）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１の
センターコア１５の頂角α１を１００°とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７８ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００３９】
（実施例５）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１のセンターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１を２／１０×Ａ２（Ａ２はセパレータコア８の開口部７の開口面積）とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．９Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４０】
（実施例６）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１における微粉排出管１５ｂのセンターコア１５の頂点から上方への突起を１５ｍｍとし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．７Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４１】
（実施例７）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１における微粉排出管１５ｂの長さＬを５×Ｄ２（Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径）とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１０３ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７４ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．７Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４２】
（実施例８）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１に偏流防止部１４を設け、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１０２ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７４ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．７Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４３】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】トナーの粉砕粗粉分級フロー（１）を示す構成図である。
【図２】トナーの粉砕粗粉分級フロー（２）を示す構成図である。
【図３】トナーの粉砕粗粉分級フロー（３）を示す構成図である。
【図４】従来の気流式分級装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明に係る気流式分級装置の第１の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る気流式分級装置の第２の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図７】センターコアの頂角の説明図である。
【図８】センターコアの微粉排出孔及び微粉排出管の説明図である。
【図９】セパレータコアの開口部の説明図である。
【図１０】センターコアの微粉排出管の突起状態の説明図である。
【図１１】本発明の気流式分級装置に設置する偏流防止部の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 分散室
１ａ 粉体材料供給口
１ｂ 空間
１ｃ 分散室内部
１ｑ 案内羽根
１Ｑ ルーバー環
２ 分級室
３ 下部ホッパー
５，１５ センターコア
１５ａ 微粉排出孔
１５ｂ 微粉排出管
６ 粗粉排出口
７ 開口部
８ セパレータコア
９ 二次空気流入口
１０ ケーシング
１３ 配管
１４ 偏流防止部
１００，２００，ＢＺ１，ＢＺ２ 気流式分級装置
ＢＦ１，ＢＦ２ バグフィルター
ＢＬ１，ＢＬ２ ブロアー
ＣＹ１，ＣＹ２ サイクロン
ＦＥ１，ＦＥ２ 原料供給管
ＦＺ１，ＦＺ２ 粉砕機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉や粗大粒子の混入を抑制し、効率良く粒度分布のシャープなトナー粉などの粉体材料を製造するための気流式分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーの微粉砕粗粉分級方法としては、図１に示す１台の分級機ＢＺ１と１台の粉砕機ＦＺ１の組合せ、又は図２に示す２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と１台の粉砕機の組合せ、又は図３に示す２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と２台の粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２の組み合わせが知られている。ここで用いられる粉砕機の例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、そのジェット気流中に原料粒子を巻き込み、粒子の相互衝突又は壁その他の衝突体との衝突で粉砕を進めるいわゆるジェット式粉砕手段があり、例えば日本ニューチック社製のI式ミル粉砕機が挙げられる。
【０００３】
ここでは、図２の構成を例に取り説明する。
原料は原料供給管ＦＥ１を経て供給され、粉砕物と共に原料は、第1分級機ＢＺ１に高圧エアーと共に導入され、粗粉と微粉にわけられる。粗粉は粉砕手段を経て第１粉砕機ＦＺ１で粉砕され、サイクロンＣＹ１で一旦捕集され、再び第２分級機ＢＺ２へ導入され粉砕と微粉にわけられる。ついで、分けられた粗粉は粉砕手段を経て第２粉砕機ＦＺ２で粉砕され、サイクロンＣＹ２で捕集される。そして、微粉分級手段に送られ微粉と製品に分けられる。しかしながら、この系では、分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある種々の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段の間を循環して供給される。
【０００４】
図４に、分級機使用する分級機ＢＺ１、ＢＺ２である気流式分級装置（気流式ＤＳ分級装置）の構成を示す。気流式分級装置は、上から分散室（コレクター分散室）１、分級室２さらに下部ホッパー３から構成されている。分散室１の上部外周面に一次空気流及び粉体材料供給のための分散室流入口１ａが円筒形状のケーシング１０の周面からの流入として接続されている。また、分散室１内の下に中央が高い笠状のセンターコア５が取り付けられ、このセンターコア５の下には中央が高い笠状のセパレータコア８が形成されており、さらに分級室２の周壁外周部には二次空気流が流入するための流路として羽形状をした二次空気流入口９（ルーバーとも呼ばれる）が具備され、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。したがって、分級室２内の微粉は、セパレータコア８の微粉排出口７に導かれ、微粉排出口７に連結した配管１３よりブロワーの吸引力によって排出される。また、粗粉は、セパレータコア８の下縁外周囲に設けられた環状の粗粉排出口６から排出される。
【０００５】
気流式ＤＳ分級方式の分級原理は、分級室内において流入する二次空気流が粉体材料を旋回上に反自由流動させる際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用するものである。したがって、分級室内では分散された粗粒子や微粒子が再凝集することなく、速やかに粗粒子と微粒子に分級されることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、従来の気流式ＤＳ分級装置では、トナー粒子の小粒径化にともなう粒子個数の増加ならびに粉砕処理能力で向上による粒子個数の増加により、分級機内の分散能力が低下する。その結果分級精度が低下し、過粉砕による超微粉量の増加や微粉排出部への粗大粒子の混入が避けられない状態にある。その結果、分級工程を経て分級された製品は地汚れ現象が生じ、転写不良で共に画質を低下させる等の画像品質低下が課題となっている。又、生産においても分級機に過大な負荷がかかるため分級の効率が悪く、そして粉砕のエネルギー効率が悪いという問題を有している。
【０００７】
なお、特許文献１に、分散室（コレクター）部分にルーバーを設けた分級機が提案されている。しかしながら、ルーバーに粉体及び一次エアーを導入するノズルを差し込むとともに、ルーバー外周面より二次エアーを流入させて、分散を向上させる機構となっているため、高圧エアーと共に流入する原料を供給すると分散室内の圧力差によって原料がコレクター部より大気放出され分級継続は不可能となる問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特許第２７６６７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決しようとするもので、その目的は、過剰微粉や粗粉混入の抑制が容易に得られ、かつ発生する余剰微粉をも効率的に再利用可能とさせ、さらに消費動力の効率化面において乾式トナーなどの粉体材料の製造に好適な気流式分級装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 上部に高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口１ａを有する円筒形状のケーシング１０内に、上から順に笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部７を有するセパレータコア８とを備え、前記ケーシング１０上部内壁とセンターコア５とで囲われ、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、前記センターコア５、セパレータコア８、ケーシング１０内壁で囲われ、前記分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室２と、を構成する気流式分級装置１００であって、前記分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、該ルーバー環１Ｑの外周に前記粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設けることを特徴とする気流式分級装置（図５）。
〔２〕 前記ルーバー環の案内羽根の枚数Ｎは、下記式（１）を満足することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
Ｒ／１０≦Ｎ≦Ｒ／２０ ・・・ （１）
（ここで、Ｒは前記分散室のケーシング内周（ｍｍ）である。）
〔３〕 前記センターコア１５は、その中心に設けられる微粉排出孔１５ａと、前記微粉排出孔１５ａに接続され該微粉排出孔１５ａから前記セパレータコア８の開口部７に延びる微粉排出管１５ｂと、を有することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置（図６）。
〔４〕 前記センターコア１５上面の頂角α１は、９０°〜１４０°であることを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図７）。
〔５〕 前記センターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１は、下記式（２）を満足することを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図８，図９）。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２ ・・・ （２）
（ここで、Ａ２は前記セパレータコア８の開口部７の開口面積である。）
〔６〕 前記微粉排出管１５ｂは、前記センターコア１５の頂点から上方に突出していることを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図１０）。
〔７〕 前記微粉排出管１５ｂの長さＬは、下記式（３）を満足することを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置（図８，図９）。
２×Ｄ２≦Ｌ≦８×Ｄ２ ・・・ （３）
（ここで、Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径である。）
〔８〕 前記分散室は、前記ケーシング上部蓋の中心部に円筒形状の偏流防止部１４を有することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置（図１１）。
〔９〕 前記偏流防止部の容積Ｖ１は、下記式（４）を満足することを特徴とする前記〔８〕に記載の気流式分級装置（図１１）。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２ ・・・ （４）
（ここで、Ｖ２は分散室の容積である。）
〔１０〕 前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、下記式（５）を満足することを特徴とする前記〔８〕に記載の気流式分級装置（図１１）。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２ ・・・ （５）
（ここで、ＶＡ２は分散室におけるケーシングの円筒直径方向の断面積である。）
〔１１〕 前記センターコアの下面は、上面に対して平行であることを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
〔１２〕 前記ケーシング内面は、ブラスト処理されてなることを特徴する前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、目標粒径に対し、粉砕工程で発生した高圧エアーと共に流入させる粉砕物または原料を分散室（コレクター）内部に設置したルーバーの隙間を介して高圧エアーと共に原料をコレクター分散室に分散流入させることにより、過剰微粉や粗粉混入を容易に抑制することができ、かつ発生する余剰微粉をも効率的に再利用可能とすることができる。また、消費動力の効率化面において乾式トナーなどの粉体材料の製造に好適な気流式分級装置とすることができる。さらに、センターコアに微粉排出孔及び微粉排出管を設けることにより、分散室（コレクター）内の高圧エアーと共に流入した粉砕物または原料の分散性を従来の分級装置と比べ向上させる効果がさらに有効活用され、粉砕で発生した超微粉を分散室（コレクター部）で予め回収し分級精度を向上させることができ、過粉砕を防止し微粉（粉砕上がり）中に混入する粗粉量を減少させることが可能となる。したがって、これにより得られたトナー品質はシャープな粒度分布であることからトナーの帯電量も安定し、地汚れや転写不良問題にたいしても良好で安定した画質品質を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る気流式分級装置について説明する。なお、本発明の気流式分級装置は、図１〜図３に示した微粉砕粗粉分級工程で使用されるものである。
図５は、本発明に係る気流式分級装置の第１の実施の形態の構成を示す概略断面図である。図５（ａ）は、気流式分級装置の縦断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるｂ−ｂ´断面図である。
【００１３】
図５（ａ）に示すように、気流式分級装置１００は、上部に高圧エアー及び粉体材料（粉状の原料及び原料の粉砕物）を供給する粉体材料供給口１ａを有する円筒形状のケーシング１０内に、上から順に笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部７を有するセパレータコア８とを備え、前記ケーシング１０の上部内壁とセンターコア５とで囲われ、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、前記センターコア５、セパレータコア８、ケーシング１０の内壁で囲われ、前記分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室２と、下部ホッパー３と、から構成されている。
【００１４】
ここで本発明では、分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、該ルーバー環１Ｑの外周に粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設けている。案内羽根１ｑ同士の間隔は、１〜１５ｍｍであることが好ましい。
【００１５】
分散室１内にルーバー環１Ｑを設けることにより、粉体材料供給口１ａから供給される高圧エアー及び粉体材料（粉流体）は、空間１ｂの流路を通ってルーバー環１Ｑの外周全周に行き渡るとともに、ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの間を通って分散室１内部１ｃに流入することから、粉流体がルーバー環１Ｑの外周から均等に該ルーバー環１Ｑの内側（分散室１内部１ｃ）に流入することとなり、分散室１における粉体材料の分散をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの枚数Ｎは、下記式（１）を満足することが好ましい。案内羽根１ｑの枚数を規定することにより、ルーバー環１Ｑを通って分散室１内に流入する粉流体の分散がさらに進むことになり、分級性能が向上する。
【００１７】
Ｒ／１０≦Ｎ≦Ｒ／２０ ・・・ （１）
（ここで、Ｒは分散室１のケーシング１０の内周（ｍｍ）である。）
【００１８】
なお、図４の気流式分級装置と同様に、分級室２の周壁外周部には二次空気流が流入するための流路として羽形状をした二次空気流入口９（ルーバー）が具備され、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。したがって、分級室２内の微粉（粒径２〜３μｍ）は、セパレータコア８の微粉排出口７に導かれ、微粉排出口７に連結した配管１３よりブロワーの吸引力によって排出される。また、粗粉（粒径８μｍ以上）は、セパレータコア８の下縁外周囲に設けられた環状の粗粉排出口６から排出される。
【００１９】
つぎに、本発明に係る気流式分級装置の第２の実施の形態について説明する。
図６は、本発明に係る気流式分級装置の第２の実施の形態の構成を示す断面図である。
気流式分級装置２００は、図５に示した気流式分級装置１００においてセンターコア５に代えて、その中心に微粉排出孔１５ａを設け、さらに前記微粉排出孔１５ａに接続され該微粉排出孔１５ａからセパレータコア８の開口部７に延びる微粉排出管１５ｂを設けたセンターコア１５としたものである。なお、それ以外の構成は気流式分級装置１００と同じであり、同じ符号を付している。
【００２０】
これにより、ルーバー環１Ｑから分散室１内部に流入した粉体物は、分散室１内で旋回流を形成する際、微粉排出管１５ｂの吸引作用によって更に旋回速度を増し、その分散性が向上する。同時に粉流体中の超微粉砕の粉体（粒径２μｍ以下）を、上記分散作用によって微粉排出孔１５ａから微粉排出管１５ｂを通し、さらにセパレータコア８の開口部７、配管１３を通過させて微粉として排出することができる。
【００２１】
ここで、センターコア１５の上面の頂角α１は、９０°〜１４０°であることが好ましい。図７に示すように、センターコア１５の笠の頂点における角度である頂角α１の角度を９０°≦α１≦１４０°の範囲とすることで、分散室１内の内部容積を調整して粉砕目的粒度に応じた分散状態とすることが可能となり、その粉流体を下部の分級室２へ旋回速度を低下すること無く容易に送り込むことができる。
【００２２】
また、センターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１は、下記式（２）を満足することが好ましい。セパレータコア８の開口部７の開口面積Ａ２（図９（ａ））に対して、センターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１（図８（ｂ））を変更することで、分散室１内の旋回流によって発生する遠心力に対し向心力をコントロールして分級室２の中心部に導く微粉粒度を調整できることができる。なお、図８では、微粉排出孔１５ａと微粉排出管１５ｂの開口面積が同じ場合を示しているが、微粉排出孔１５ａに微粉排出管１５ｂの一端が連結されていればよく、必ずしも微粉排出孔１５ａと微粉排出管１５ｂの他端の開口面積が同じである必要はない。
【００２３】
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２ ・・・ （２）
（ここで、Ａ２はセパレータコア８の開口部７の開口面積である。）
【００２４】
また、微粉排出管１５ｂは、センターコア１５の頂点から上方に突出していることが好ましい（図１０）。すなわち、センターコア１５の頂点から上方に微粉排出管１５ｂの上端が最大５０ｍｍ程度突起することによって、分散室１の内部に生ずる向心力によって導かれる微粉に混入する粗粉を除去できることが可能となる。
【００２５】
また、微粉排出管１５ｂの長さＬは、下記式（３）を満足することが好ましい。微粉排出管１５ｂの長さをこの範囲に規定することで、センターコア１５中心部に設けた微粉排出管１５ｂに、セパレータコア８の開口部７からの吸引能力を低下させることなく有効に伝達することができ向心力を発生することが可能となる。
【００２６】
２×Ｄ２≦Ｌ≦８×Ｄ２ ・・・ （３）
（ここで、Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径である。）
【００２７】
また、気流式分級装置１００，２００において、分散室１は、ルーバー環１Ｑの内周側であってケーシング１０の上部蓋の中心部に円筒形状の偏流防止部１４を有することが好ましい。図１１は、偏流防止部１４を設けた分散室１の概略図であり、ルーバー環１Ｑは省略している。偏流防止部１４は、ケーシング１０の上部蓋の排気管１７の周りに設けられた円筒であり、分散室１の上部においてルーバー環１Ｑから流入してくる粉流体の遮蔽物となる。これにより分散室１の上部に粉体材料の旋回流によって発生するよどみを防止することができ整流化を図ることができる。
【００２８】
また、偏流防止部１４の容積Ｖ１は、下記式（４）を満足することが好ましい。これにより、分散室１内の上部に旋回流によって発生するよどみを防止するとともに、粉砕粒径に準じた整流化が可能になる。
【００２９】
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２ ・・・ （４）
（ここで、Ｖ２は分散室１の容積である。）
【００３０】
また、偏流防止部１４の底面積ＶＡ１は、下記式（５）を満足することが好ましい。すなわち、図１１において、分散室１のケーシング１０のａ−ａ’方向の断面積ＶＡ２に対し、偏流防止部１４の底面積ＶＡ１を所定の範囲に規定することにより、分散室１内の上部に旋回流によって発生するよどみ範囲を調整して防止することができ、粉砕粒径に準じた整流化が可能になる。
【００３１】
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２ ・・・ （５）
（ここで、ＶＡ２は分散室１におけるケーシング１０の円筒直径方向の断面積である。）
【００３２】
また、気流式分級装置１００，２００において、センターコア５，１５の笠における下面（裏面）は、上面（おもて面）に対して平行であることが好ましい。すなわち、センターコア５，１５の下面が上面に対して平行となる傾斜角とすることによって、分級室２内のセパレータコア８との表面傾斜とも傾斜角が近似して平行となるため、分級室２内での整流が保たれ分級精度を向上させることができる。
【００３３】
さらに、気流式分級装置１００，２００において、ケーシング１０の内面は、ブラスト処理されてなることが好ましい。これにより、装置内への粉体の付着が防止でき安定した分級性能を維持することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の気流式分級装置を実施した例を説明する。
（実施例１）
図２に示す粉砕粗粉分級フローにおいて、気流式分級装置ＢＺ１を図５に示す構成（ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの枚数ＮはＲ／３０（Ｒは分散室のケーシング内周（ｍｍ）））とし、第１粉砕機ＦＺ１を日本ニューチック社製のＩ式ミル粉砕機とした。この粉砕粗粉分級フローにおいて、ポリエステル樹脂７５重量％とスチレンアクリル共重合樹脂１０重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化した後ハンマーミルで粗粉砕したトナー原料を投入したところ、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で８０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。なお、この粒径測定に際してはコールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。
【００３５】
（比較例１）
図２に示す粉砕粗粉分級フローにおいて、気流式分級装置ＢＺ１を図４に示す構成とし、第１粉砕機ＦＺ１を日本ニューチック社製のＩ式ミル粉砕機とし、実施例１と同一の混練品を用いて粉砕を行ったところ、８０ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．９μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で２．５Ｖｏｌ％のトナー粒径となった。
【００３６】
（実施例２）
実施例１における粉砕粗粉分級フローのうち、図５の構成の気流式分級装置ＢＺ１のルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの枚数ＮをＲ／１５（Ｒは分散室のケーシング内周（ｍｍ））とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００３７】
（実施例３）
実施例１における粉砕粗粉分級フローのうち、気流式分級装置ＢＺ１を図６に示す構成（α１＝８５°、微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１＝１／１２×Ａ２（Ａ２はセパレータコア８の開口部７の開口面積）、微粉排出管１５ｂのセンターコア１５の頂点から上方への突起なし、微粉排出管１５ｂの長さＬを１．８×Ｄ２（Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径）、偏流防止部１４なし）とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径４．６μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で８２ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．１Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００３８】
（実施例４）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１の
センターコア１５の頂角α１を１００°とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７８ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００３９】
（実施例５）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１のセンターコア１５の微粉排出孔１５ａの開口面積Ａ１を２／１０×Ａ２（Ａ２はセパレータコア８の開口部７の開口面積）とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．９Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４０】
（実施例６）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１における微粉排出管１５ｂのセンターコア１５の頂点から上方への突起を１５ｍｍとし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．７Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４１】
（実施例７）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１における微粉排出管１５ｂの長さＬを５×Ｄ２（Ｄ２は前記セパレータコア８の開口部７の直径）とし、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１０３ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７４ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．７Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４２】
（実施例８）
実施例３における粉砕粗粉分級フローのうち、図６の構成の気流式分級装置ＢＺ１に偏流防止部１４を設け、実施例１と同じトナー原料を投入して、粉砕を行った。その結果、１０２ｋｇ／ｈｒの原材料供給で重量平均粒径４．５μｍ、粒径５μｍ以下微粉含有率が個数平均で７４ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．７Ｖｏｌ％のトナー粒径を得ることができた。
【００４３】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】トナーの粉砕粗粉分級フロー（１）を示す構成図である。
【図２】トナーの粉砕粗粉分級フロー（２）を示す構成図である。
【図３】トナーの粉砕粗粉分級フロー（３）を示す構成図である。
【図４】従来の気流式分級装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明に係る気流式分級装置の第１の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る気流式分級装置の第２の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図７】センターコアの頂角の説明図である。
【図８】センターコアの微粉排出孔及び微粉排出管の説明図である。
【図９】セパレータコアの開口部の説明図である。
【図１０】センターコアの微粉排出管の突起状態の説明図である。
【図１１】本発明の気流式分級装置に設置する偏流防止部の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 分散室
１ａ 粉体材料供給口
１ｂ 空間
１ｃ 分散室内部
１ｑ 案内羽根
１Ｑ ルーバー環
２ 分級室
３ 下部ホッパー
５，１５ センターコア
１５ａ 微粉排出孔
１５ｂ 微粉排出管
６ 粗粉排出口
７ 開口部
８ セパレータコア
９ 二次空気流入口
１０ ケーシング
１３ 配管
１４ 偏流防止部
１００，２００，ＢＺ１，ＢＺ２ 気流式分級装置
ＢＦ１，ＢＦ２ バグフィルター
ＢＬ１，ＢＬ２ ブロアー
ＣＹ１，ＣＹ２ サイクロン
ＦＥ１，ＦＥ２ 原料供給管
ＦＺ１，ＦＺ２ 粉砕機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口を有する円筒形状のケーシング内に、上から順に笠形状のセンターコアと、笠形状で中心に開口部を有するセパレータコアとを備え、前記ケーシング上部内壁とセンターコアとで囲われ、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室と、前記センターコア、セパレータコア、ケーシング内壁で囲われ、前記分散室から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室と、を構成する気流式分級装置であって、
前記分散室内に、複数の案内羽根を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環と、該ルーバー環の外周に前記粉体材料供給口から供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間と、を設けることを特徴とする気流式分級装置。
【請求項２】
前記ルーバー環の案内羽根の枚数Ｎは、下記式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
Ｒ／１０≦Ｎ≦Ｒ／２０ ・・・ （１）
（ここで、Ｒは前記分散室のケーシング内周（ｍｍ）である。）
【請求項３】
前記センターコアは、その中心に設けられる微粉排出孔と、前記微粉排出孔に接続され該微粉排出孔から前記セパレータコアの開口部に延びる微粉排出管と、を有することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項４】
前記センターコア上面の頂角α１は、９０°〜１４０°であることを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
【請求項５】
前記センターコアの微粉排出孔の開口面積Ａ１は、下記式（２）を満足することを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２ ・・・ （２）
（ここで、Ａ２は前記セパレータコアの開口部の開口面積である。）
【請求項６】
前記微粉排出管は、前記センターコアの頂点から上方に突出していることを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
【請求項７】
前記微粉排出管の長さＬは、下記式（３）を満足することを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
２×Ｄ２≦Ｌ≦８×Ｄ２ ・・・ （３）
（ここで、Ｄ２は前記セパレータコアの開口部の直径である。）
【請求項８】
前記分散室は、前記ケーシング上部蓋の中心部に円筒形状の偏流防止部を有することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項９】
前記偏流防止部の容積Ｖ１は、下記式（４）を満足することを特徴とする請求項８に記載の気流式分級装置。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２ ・・・ （４）
（ここで、Ｖ２は分散室の容積である。）
【請求項１０】
前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、下記式（５）を満足することを特徴とする請求項８に記載の気流式分級装置。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２ ・・・ （５）
（ここで、ＶＡ２は分散室におけるケーシングの円筒直径方向の断面積である。）
【請求項１１】
前記センターコアの下面は、上面に対して平行であることを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項１２】
前記ケーシング内面は、ブラスト処理されてなることを特徴する請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項１】
上部に高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口を有する円筒形状のケーシング内に、上から順に笠形状のセンターコアと、笠形状で中心に開口部を有するセパレータコアとを備え、前記ケーシング上部内壁とセンターコアとで囲われ、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室と、前記センターコア、セパレータコア、ケーシング内壁で囲われ、前記分散室から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室と、を構成する気流式分級装置であって、
前記分散室内に、複数の案内羽根を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環と、該ルーバー環の外周に前記粉体材料供給口から供給される高圧エアー及び粉体材料の流路となる空間と、を設けることを特徴とする気流式分級装置。
【請求項２】
前記ルーバー環の案内羽根の枚数Ｎは、下記式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
Ｒ／１０≦Ｎ≦Ｒ／２０ ・・・ （１）
（ここで、Ｒは前記分散室のケーシング内周（ｍｍ）である。）
【請求項３】
前記センターコアは、その中心に設けられる微粉排出孔と、前記微粉排出孔に接続され該微粉排出孔から前記セパレータコアの開口部に延びる微粉排出管と、を有することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項４】
前記センターコア上面の頂角α１は、９０°〜１４０°であることを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
【請求項５】
前記センターコアの微粉排出孔の開口面積Ａ１は、下記式（２）を満足することを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２ ・・・ （２）
（ここで、Ａ２は前記セパレータコアの開口部の開口面積である。）
【請求項６】
前記微粉排出管は、前記センターコアの頂点から上方に突出していることを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
【請求項７】
前記微粉排出管の長さＬは、下記式（３）を満足することを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
２×Ｄ２≦Ｌ≦８×Ｄ２ ・・・ （３）
（ここで、Ｄ２は前記セパレータコアの開口部の直径である。）
【請求項８】
前記分散室は、前記ケーシング上部蓋の中心部に円筒形状の偏流防止部を有することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項９】
前記偏流防止部の容積Ｖ１は、下記式（４）を満足することを特徴とする請求項８に記載の気流式分級装置。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２ ・・・ （４）
（ここで、Ｖ２は分散室の容積である。）
【請求項１０】
前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、下記式（５）を満足することを特徴とする請求項８に記載の気流式分級装置。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２ ・・・ （５）
（ここで、ＶＡ２は分散室におけるケーシングの円筒直径方向の断面積である。）
【請求項１１】
前記センターコアの下面は、上面に対して平行であることを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項１２】
前記ケーシング内面は、ブラスト処理されてなることを特徴する請求項１に記載の気流式分級装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１８９９８０（Ｐ２００９−１８９９８０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４５９２（Ｐ２００８−３４５９２）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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